芯片生產需經過幾百步的工藝贱按,任何一步的錯誤都可能導致器件失效葫男。因此,芯片檢測環(huán)節(jié)至關重要揽思,采用好的芯片測試設備和方法是提高芯片制造水平的關鍵之一脸婉。同時集成電路設計是否合理案哄、產品是否可靠,都需要通過集成電路的功能及參數測試才能驗證威脯。
一偶咸、集成電路芯片測試的三大核心設備
設備制造業(yè)是集成電路的基礎產業(yè),是完成晶圓制造跨略、封裝測試環(huán)節(jié)和實現集成電路技術進步的關鍵殊泼,在集成電路生產線投資中設備投資達總資本支出的 80%左右(SEMI 估計)。
所需專用設備主要包括晶圓制造環(huán)節(jié)所需的光刻機烁犀、化學汽相淀積(CVD)設備码日、刻蝕機、離子注入機视搏、表面處理設備等审孽;封裝環(huán)節(jié)所需的切割減薄設備、度量缺陷檢測設備浑娜、鍵合封裝設備等瓷胧;測試環(huán)節(jié)所需的測試機、分選機棚愤、探針臺等;以及其他前端工序所需的擴散杂数、氧化及清洗設備等宛畦。這些設備的制造需要綜合運用光學、物理揍移、化學等科學技術次和,具有技術含量高、制造難度大那伐、設備價值高等特點踏施。
集成電路的測試設備主要包括測試機、分選機和探針臺等披滑。作為重要的專用設備徒锄,集成電路測試設備不僅可判斷被測芯片或器件的合格性,還可提供關于設計羹卷、制造過程的薄弱環(huán)節(jié)信息安芋,有助于提高芯片制造水平。其中:
測試機是檢測芯片功能和性能的專用設備淀胞。測試機對芯片施加輸入信號售芳,采集被測試芯片的輸出信號與預期值進行比較,判斷芯片在不同工作條件下功能和性能的有效性两军。
分選機和探針臺是將芯片的引腳與測試機的功能模塊連接起來并實現批量自動化測試的專用設備肿犁。在設計驗證和成品測試環(huán)節(jié)湘志,測試機需要和分選機配合使用;在晶圓檢測環(huán)節(jié)整空,測試機需要和探針臺配合使用羽抒。
二、芯片測試設備的技術難點:
集成電路行業(yè)是技術密集拢掷、知識密集的高科技行業(yè)丁恭,集計算機、自動化斋日、通信牲览、精密電子測試和微電子等技術于一身,集成電路對可靠性恶守、穩(wěn)定性和一致性要求較高第献,對生產設備要求較高。因此兔港,集成電路測試設備的技術壁壘較高庸毫。
(一)測試機
1)隨著集成電路應用越趨于廣泛,需求量越來越大衫樊,對測試成本要求越來越高飒赃,因此對測試機的測試速度要求越來越高(如源的響應速度要求達到微秒級);
2)由于集成電路參數項目越來越多科侈,如電壓载佳、電流、時間臀栈、溫度蔫慧、電阻、電容岭蚜、頻率脯阔、脈寬、占空比等孝揉,對測試機功能模塊的需求越來越多摇值;
3)狀態(tài)、測試參數監(jiān)控垃批、生產質量數據分析等方面胳雁,結合大數據的應用,對測試機的數據存儲伞让、采集康逝、分析方面提出了較高的要求。
4)客戶對集成電路測試精度要求越來越高(微伏停濒、微安級精度)菲恢,如對測試機鉗位精度要求從1%提升至 0.25%擎融、時間測量精度提高到微秒級,對測試機測試精度要求越趨嚴格锁孟;
5)集成電路產品門類的增加彬祖,要求測試設備具備通用化軟件開發(fā)平臺,方便客戶進行二次應用程序開發(fā)品抽,以適應不同產品的測試需求储笑;測試設備供應商對設備;
(二)分選機
1)集成電路封裝形式的多樣性要求分選機具備對不同封裝形式集成電路進行測試時能夠快速切換的能力圆恤,從而形成較強的柔性化生產能力及適應性突倍;
2)由于集成電路的小型化和集成化特征,分選機對自動化高速重復定位控制能力和測壓精度要求較高盆昙,誤差精度普遍要求在 0.01mm 等級羽历;
3)分選機的批量自動化作業(yè)要求其具備較強的運行穩(wěn)定性,例如對 UPH(每小時運送集成電路數量)和 Jam Rate(故障停機比率)的要求很高淡喜;
4)集成電路測試對外部測試環(huán)境有一定要求秕磷,例如部分集成電路測試要求在-55—150℃的多種溫度測試環(huán)境、無磁場干擾測試環(huán)境炼团、多種外場疊加的測試環(huán)境中進行澎嚣,如何給定相應的測試環(huán)境是分選機技術難點。
(三)探針臺
1)晶圓檢測需具備多套視覺精密測量及定位系統(tǒng)存妇,并具備視覺相互標定湃儒、多個坐標系互相擬合的功能;
2)探針臺精度要求非常嚴苛尸惭,重復定位精度要求達到 0.001mm(微米)等級;
3)探針臺對設備工作環(huán)境潔凈度要求較高埠邻,除需達到幾乎無人干預的全自動化作業(yè)男磅,對傳動機構低粉塵提出要求,還需具備氣流除塵等特殊功能苞惰。
4)晶圓檢測對于設備穩(wěn)定性要求較高蜂澄,各個執(zhí)行器件均需進行多余度的控制,晶圓損傷率要求控制在 1ppm(百萬分之一)以內咕诊;
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